(57)【要約】  本発明は、金属表面（１２）を検査する方法に関する。該方法は、１０００ｎｍから１１００ｎｍの間に含まれる第１の波長および１Ｗより大きい出力を有する第１のレーザビームを生成するように構成された第１のレーザ源（１４）を提供するステップと、１５００ｎｍから１８００ｎｍの間に含まれる第２の波長および１Ｗより大きい出力を有する第２のレーザビームを生成するように構成された第２のレーザ源（１６）を提供するステップと、第１および第２のレーザ源のうちの１つを作動させ、第１または第２のレーザビームを光学系（１８）の入口（２２）に伝送するステップと、光学系によって投射されたレーザビームで金属表面（１２）を走査するステップと、金属表面（１２）によって放射された赤外線の少なくとも１つの画像を取得するステップとを含む。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
部品（１３）の金属表面（１２）を検査する方法であって、
‐１０００ｎｍから１１００ｎｍの間に含まれる第１の波長および１Ｗより大きい出力を有する第１のレーザビームを生成するように構成された第１のレーザ源（１４）を調達するステップと、
‐１５００ｎｍから１８００ｎｍの間に含まれる第２の波長および１Ｗより大きい出力を有する第２のレーザビームを生成するように構成された第２のレーザ源（１６）を調達するステップと、
‐レーザビームのための入口（２２）と、前記レーザビームを前記金属表面に投射して前記レーザビーム（２６）で前記金属表面（１２）を走査するように構成された装置とを備える光学系（１８）を調達するステップと、
‐第１および第２のレーザ源のうちの１つを作動させ、第１または第２のレーザビームを前記光学系の前記入口に伝送するステップと、
‐前記光学系によって投射された第１または第２のレーザビームで前記金属表面（１２）を走査するステップと、
‐前記金属表面（１２）によって放射された赤外線の少なくとも１つの画像を取得するステップと、を含む、検査方法。
【請求項２】
走査の間、前記光学系（１８）によって投射された前記レーザビーム（２６）によって前記金属表面（１２）が加熱されることを特徴とする請求項１に記載の検査方法。
【請求項３】
前記光学系（１８）が光学素子を備え、前記光学素子が前記第１の波長および前記第２の波長で同一の吸収および透過特性を有することを特徴とする請求項１または２に記載の検査方法。
【請求項４】
前記光学素子が前記第１の波長および前記第２の波長で同一の吸収および透過特性を有するように、少なくとも１つの前記光学素子の光学面を処理するステップを含む、請求項３に記載の検査方法。
【請求項５】
前記第１のレーザ源（１４）が作動され、前記第１のレーザビームが前記光学系（１８）の前記入口（２２）に伝送される、製造現場での新しい部品の検査のために提供される請求項１から４のいずれか一項に記載の検査方法。
【請求項６】
前記第２のレーザ源（１６）が作動され、前記第２のレーザビームが前記光学系（１８）の前記入口（２２）に伝送される、既に使用されている部品の検査のために提供される請求項１から４のいずれか１項に記載の検査方法。
【請求項７】
前記赤外線の画像が、前記第１のレーザ源および前記第２のレーザ源について同じセンサ（２０）によって取得されることを特徴とする請求項１から６のいずれか一項に記載の検査方法。
【請求項８】
部品の金属表面を検査するための装置であって、
‐１０００から１１００ｎｍの間に含まれる第１の波長および１Ｗより大きい出力を有する第１のレーザビームを生成するように構成された第１のレーザ源（１４）と、
‐１５００から１８００ｎｍの間に含まれる第２の波長および１Ｗより大きい出力を有する第２のレーザビームを生成するように構成された第２のレーザ源（１６）と、
‐レーザビームのための入口（２２）と、前記レーザビームを前記金属表面に投射して前記レーザビームで前記金属表面を走査するように構成された装置とを備える光学系（１８）と、
‐前記金属表面によって放射された赤外線の少なくとも１つの画像を取得することができるセンサと、備え、
第１および第２のレーザビームのいずれか一方または他方が、前記光学系（１８）の前記入口（２２）への伝送に適している、検査装置。
【請求項９】
前記光学系（１８）が光学素子を備え、前記光学素子が前記第１の波長および前記第２の波長で同一の吸収および透過特性を有することを特徴とする請求項８に記載の検査装置。
【請求項１０】
前記光学素子が前記第１の波長および前記第２の波長で同一の吸収および透過特性を有するように、前記光学素子の少なくとも１つが処理された光学面を有することを特徴とする請求項９に記載の検査装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、部品の金属表面を検査する方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
文献ＦＲ３，０２０，６７８には、部品の光熱検査方法が開示されている。
この方法によれば、各々が熱寄与要素を含む２つの同様の走査装置によって表面が走査される。そのため、各装置は、レーザビームを放射するように設けられたレーザ源と、レーザビームを表面に向けて反射するのに適したゴニオメータとを備える。
【０００３】
これにより、部品の金属面の非破壊検査を実施することが可能となる。
典型的には、この方法は、高い加熱出力を必要とする用途に一般に使用される１０６４ｎｍに実質的に等しい波長を有するレーザビームを提供する。
【０００４】
しかしながら、このようなレーザビームは、取扱者に危険性がある。より詳細には、レーザビームは、適切に装備されていない取扱者の目を不可逆的に損傷させ得る。したがって、取扱者には保護装備の着用が厳密に要求されており、一般に、保護装備は検査が続く間中装着される。
【０００５】
これにより、検査方法は実施が複雑になり、特に作業現場でのその実装、つまり対象の部品の定期的な検査が遅延し得る。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】仏国特許出願公開第３，０２０，６７８号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
従って、本発明の１つの目的は、実施が容易な部品の金属表面を検査する装置を提案することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
したがって、本発明は、前述のタイプの検査方法であって、
‐１０００ｎｍから１１００ｎｍの間に含まれる第１の波長および１Ｗより大きい出力を有する第１のレーザビームを生成するように構成された第１のレーザ源を調達するステップと、
‐１５００ｎｍから１８００ｎｍの間に含まれる第２の波長および１Ｗより大きい出力を有する第２のレーザビームを生成するように構成された第２のレーザ源を調達するステップと、
‐レーザビームの入口と、前記レーザビームを前記金属表面に投射して前記レーザビームで前記金属表面を走査するように構成された装置とを備える光学系を調達するステップと、
‐第１および第２のレーザ源のうちの１つを作動させ、第１または第２のレーザビームを前記光学系の前記入口に伝送するステップと、
‐前記光学系によって投射された第１または第２のレーザビームで前記金属表面を走査するステップと、
‐前記金属表面によって放射された赤外線の少なくとも１つの画像を取得するステップと、を含む、検査方法に関する。
【０００９】
２つのレーザ源の存在は、所望の用途に最適なものを選択することを可能にする。１５００ｎｍから１８００ｎｍの間の波長は目を貫通しないので、検査方法の間に配置される保護要素を簡略化することが可能となる。
【００１０】
本発明による検査方法は、単独でまたは技術的に可能なすべての組み合わせに従って考慮される以下の特徴の１つまたは複数を含み得る：
‐走査の間、光学系によって投射されたレーザビームによって金属表面が加熱され、
‐光学系は光学素子を備え、該光学素子は、第１の波長および第２の波長で同一の吸収および透過特性を有し、
‐該方法は、前記光学素子が前記第１の波長および前記第２の波長で同一の吸収および透過特性を有するように、少なくとも１つの前記光学素子の光学面を処理するステップを含み、
‐該方法は、製造現場での新しい部品の検査のために提供され、第１のレーザ源が作動され、第１のレーザビームが光学系の入口に伝送され、
‐該方法は、既に使用されている部品の検査のために提供され、第２のレーザ源が作動され、第２のレーザビームが光学系の入口に伝送され、かつ／または、
‐赤外線の画像は、第１のレーザ源および第２のレーザ源について同じセンサによって取得される。
【００１１】
本発明は、部品の金属表面を検査するための装置であって、
‐１０００ｎｍから１１００ｎｍの間に含まれる第１の波長および１Ｗより大きい出力を有する第１のレーザビームを生成するように構成された第１のレーザ源と、
‐１５００から１８００ｎｍの間に含まれる第２の波長および１Ｗより大きい出力を有する第２のレーザビームを生成するように構成された第２のレーザ源と、
‐レーザビームの入口と、前記レーザビームを前記金属表面に投射して前記レーザビームで前記金属表面を走査するように構成された装置とを備える光学系と、
‐前記金属表面によって放射された赤外線の少なくとも１つの画像を取得することができるセンサと、備え、
第１および第２のレーザビームの一方または他方が、前記光学系の前記入口へと伝送されることができる、検査装置にさらに関する。
【００１２】
本発明による検査装置は、単独でまたは技術的に可能なすべての組み合わせに従って考慮される以下の特徴の１つまたは複数を含むことができる：
‐光学系は光学素子を備え、光学素子は、第１の波長および第２の波長で同一の吸収および透過特性を有し、かつ／または
‐少なくとも１つの光学素子は、第１の波長および第２の波長で同一の吸収および透過特性を有するように、処理された光学面を有する。
【００１３】
本発明は、例としてのみ提供され、添付の図面を参照して行われる以下の説明を用いてよりよく理解されるであろう。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の一実施形態による検査装置の概略図である。
【図２】本発明の一実施形態による検査方法の概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
記載された方法は、能動的光熱型の検査方法である。この方法は、特徴づけられる部分が加熱を受けるため、能動的であると言われる。この方法は、加熱された部分の赤外線画像の取得に基づいているので、光熱型であると言われる。
【００１６】
この方法は、工業用部材のブロッキングまたはノンブロッキング欠陥を検出するのに特に適している。該方法は、金属部材、特に原子力発電所の金属部材に適している。
【００１７】
検査方法は、製造またはメンテナンス中に、そのような部品の機械化、自動化またはロボットによる検査を実行するためのものである。
【００１８】
図１は、本発明の一実施形態による検査装置１０を示す。
装置１０は、部品１３の金属表面１２を検査するために提供される。
装置１０は、第１のレーザ源１４と、第２のレーザ源１６と、光学系１８と、センサ２０とを備える。
【００１９】
第１のレーザ源１４は、１０００から１１００ｎｍの間、より具体的には１０６４ｎｍである第１の波長、および１Ｗより大きい出力を有する第１のレーザビーム１５を生成するように構成されている。
【００２０】
有利には、第１のレーザ源１４は、所定の間隔で第１のレーザビームの出力をチェックして変更することができる。
第１のレーザ源１４は、光源が第１のレーザビームを生成する起動状態と、光源がレーザビームを生成しないオフ状態とを有する。
【００２１】
第１レーザビーム１５は、例えば長手方向Ｘに沿って配向される。
第２のレーザ源１６は、１５００から１８００ｎｍの間の第２の波長、および少なくとも１つの欠陥が存在する場合に温度差を生じさせるのに十分な出力を有する第２のレーザビーム１７を生成するように構成されている。出力は、一般的に１Ｗより大きく、より具体的には１０Ｗより大きい。
【００２２】
第２のレーザビームは、特定の形状を有する。例えば発散性である。
有利には、第２のレーザ源１６は、所定の間隔で第２のレーザビームの出力をチェックして変更することができる。
【００２３】
第２のレーザ源１６は、第２のレーザビームを生成する起動状態と、レーザビームを生成しないオフ状態とを有する。
第２のレーザビーム１７は、例えば長手方向Ｘに垂直な長手方向Ｙに沿って配向される。
【００２４】
第１のレーザビーム１５および第２のレーザビーム１７は、同時にオンにされた場合、交差点で交差するように配向されている。
交差点において、第１のレーザビーム１５および第２のレーザビーム１７を少なくとも部分的に光学系に向けるために光学素子２１が設けられている。
【００２５】
光学素子２１は、例えば半反射鏡である。
第１のレーザビーム１５は、偏向されずに半反射鏡を少なくとも部分的に横切り、光学系１８は長手方向Ｘに沿って第１のレーザ源１４と実質的に整列されている。
【００２６】
第２のレーザビーム１７は、半反射鏡によって、４５°に実質的に等しい角度に沿って少なくとも部分的に反射される。
交差点の後、第１のレーザビーム１５および第２のレーザビーム１７の光路は、長手方向Ｘに実質的に沿って結合される。
【００２７】
光学系１８は、レーザビーム２６の入口２２と、レーザビーム２６を金属表面１２上に投射し、レーザビーム２６で金属表面１２を走査するように構成された装置２４とを備える。
【００２８】
第１および第２のレーザビーム１５，１７の一方または他方は、特に交差点における光学系２１によって、光学系１８の入口２２に伝送され得る。
光学系１８は、光学素子を含む。
【００２９】
光学系１８は、少なくとも１つの光学素子、例えば表面１２に対する向きが可変であるゴニオメータまたは鏡を含むレーザビームの走査装置２８を備える。したがって、走査装置２８は、金属表面上でレーザビーム２６を走査することができる。
【００３０】
光学系１８の入口２２に伝送されたレーザビームは、光学素子によって区切られた光学系１８内に光路を有する。
光学素子は、第１の波長及び第２の波長で同一の吸収及び透過特性を有する。
【００３１】
少なくとも１つの光学素子は、第１の波長および第２の波長で同一の吸収および透過特性を有するように、処理された光学面を有する。
【００３２】
前記光学面の処理は、例えばＮ−ＢＫ７またはＢＫ７（登録商標）の名称で市販されているホウケイ酸塩またはホウケイ酸クラウンガラスからなる層または基板を堆積させることからなる。代替的または付加的に、少なくとも１つの光学素子自体が、第１の波長および第２の波長で同一の吸収および透過特性を有する。
【００３３】
したがって、第１のレーザビームおよび第２のレーザビームは、光学系１８において同様の光路を有する。
１つの例示的な光学素子が、関連する光路とともに、図１に示されている。
【００３４】
光学系１８は、例えば、レーザビームの光路の順序で、以下の光学素子を備える：
‐レーザビーム３２を生成するための光学系、
‐反射鏡３４、
‐ダイクロイックフィルタ３６、
‐走査装置２８、ここではゴニオメータ。
【００３５】
レーザシート３２を生成するための光学系は、特に、ビームに垂直な断面に沿った先端状の形状を有するレーザビームからビームに垂直な断面に沿って線状の形状を有するレーザビームを生成するように働く。次に、ビームは３次元シートを形成する。
【００３６】
例えば、レーザシートを生成するための光学系は、シリンドリカルレンズを含む。
鏡３４は、ビームを反射する。
ダイクロイックフィルタ３６は、１０００ｎｍから１１００ｎｍまたは１５００ｎｍから１８００ｎｍの間の波長を有する任意のビームを反射する。
【００３７】
ダイクロイックフィルタは、例えば、センサ２０の作動スペクトルに対応する、所与のスペクトルにおける波長をさらに透過させる。
【００３８】
鏡３４およびダイクロイックフィルタ３６は、レーザビームの光路と実質的に４５°の角度をなす。したがって、鏡３４およびダイクロイックフィルタ３６は、レーザビームを直角に沿って反射する。
【００３９】
走査装置２８は、走査角マイナス４５°から走査角プラス４５°の間の角度を形成する。走査装置の全開は−４５°から＋４５°の間である。
【００４０】
光学素子の性質および配置に関して他の実施形態も可能である。
レーザビーム２６は、走査装置２８によって表面１２に向けて配向され、表面１２上に熱寄与３０を生成する。
【００４１】
センサ２０は、金属表面１２によって放射された赤外線の少なくとも１つの画像を取得することができる。
センサ２０は、２０００ｎｍから０．１ｍｍの間、より具体的には３μｍから５μｍの間、または８μｍから１２μｍの間の作動スペクトルの波長を検出する。
【００４２】
センサ２０は、例えば光軸Ｏを有するデジタル赤外線カメラである。
金属表面１２によって放射された赤外線の一部は、光学系の出口に伝送され、走査装置２８によって反射され、ダイクロイックフィルタ３６によって透過される。センサ２０は、例えば、ダイクロイックフィルタによる透過後にセンサ２０によって前記赤外線の一部が検出されるように配置される。その光軸Ｏはダイクロイックフィルタと４５°の角度なす。
【００４３】
光学系１８の出口におけるレーザビーム２６は、センサ２０の光軸Ｏとコリメートされ、すなわちレーザビーム２６は光学軸Ｏと平行である。
【００４４】
ダイクロイックフィルタは、特に、レーザ戻り光からセンサを保護することを可能にする。実際、レーザビームは、部分的に反射されるかまたは表面と相互作用して二次ビームを生成し、戻り光を形成し得る。この戻り光がセンサに達すると、センサが損傷し得る。ダイクロイックフィルタは、第１および第２の波長を透過せず、したがって潜在的なレーザビームの戻り光がセンサ２０に到達するのを防止する。
【００４５】
センサ２０は、複数の時点で複数の画像を取得することができる。
一実施形態では、センサ２０は、検査対象の全表面１２の各々の画像を取得するように設けられる。
【００４６】
あるいは、センサ２０は、表面の一領域の画像を取得することができ、センサ２０は、検査対象の全表面にわたって領域を走査するように設けられる。該領域は、レーザビーム２６による表面１２上の熱寄与を含むか、またはその近くにある。
【００４７】
ここで、部品の金属表面を検査する方法を図２を参照して説明する。
この方法は、例えば、前述した検査装置によって実施される。
【００４８】
該方法は、
‐第１のレーザ源１００を調達するステップと、
‐第２のレーザ源１０２を調達するステップと、
‐光学系１０４を調達するステップと、
‐第１及び第２のレーザ源のうちの１つを作動させ、第１または第２のレーザビームを光学系１０６の入口に伝送するステップと、
‐前記光学系によって投射された第１または第２のレーザビームで金属表面を走査するステップ１０８と、
‐金属表面によって放射された赤外線の少なくとも１つの画像を取得するステップ１１０と、を含む。
【００４９】
光学系、第１のレーザ源および第２のレーザ源は、前述のものと同様である。
さらに、該方法は、光学系の少なくとも１つの光学素子が第１の波長および第２の波長で同一の吸収および透過特性を有するように、その光学面を処理するステップを任意選択的に含む。
【００５０】
第１のレーザ源および第２のレーザ源の間の１つのレーザ源のみが作動され、前述したように、第１のレーザビームおよび第２のレーザビームの中から単一のレーザビームを光学系１８の入口２２に伝送する。
【００５１】
したがって、伝送されたレーザビーム２６は、入口２２で、１０００ｎｍから１１００ｎｍの間の波長および１Ｗより大きい出力、または１５００ｎｍから１８００ｎｍの間の波長および１Ｗより大きい、有利には１０Ｗより大きい出力のいずれかを有する。
【００５２】
光学系１８の入口２２に伝送されるビームは、本方法を実施するのに特に適している。
一実施形態では、本方法は、製造現場での新しい部品の検査のために提供される。この場合、第１のレーザ源が作動され、第１のレーザビームが光学系の入口に伝送される。
【００５３】
第１のレーザビームは、１０００ｎｍから１１００ｎｍの間の第１の波長および１Ｗよりも大きい出力を有する。
あるいは、本方法は、すでに使用されている部品の検査のために提供される。次いで、第２のレーザ源が作動され、第２のレーザビームが光学系の入口に伝送される。
【００５４】
該部品は、例えばペルトン水車またはタービンディスクである。
第２のレーザビームは、１５００ｎｍから１８００ｎｍの間の波長および１Ｗより大きい、好ましくは１０Ｗより大きい出力を有する。
【００５５】
本方法は、レーザビームが１０００ｎｍから１１００ｎｍの間の波長を有する場合、実質的に検査装置を必要としない。したがって、作業現場での検査の実施が容易になる。
レーザビーム２６は、光学系１８によって表面１２上に投影および走査される。
【００５６】
走査は、例えば、第１の方向Ｄ１に実質的に平行な複数のラインに沿って行われる。
走査の間、光学系１８によって投射されたレーザビーム２６は、表面１２上に熱寄与３０を生成する。
【００５７】
熱寄与３０は、任意のタイプの形状を有する。
熱寄与は、例えば、第１の方向Ｄ１に垂直な方向に沿った細長いセグメントであり、細長いセグメントは、レーザシート３２を生成する光学系によって生成される。セグメントは、表面１２上に１０ｍｍから３０ｍｍの長さおよび１ｍｍから３ｍｍの間の厚さを有する。
【００５８】
あるいは、熱寄与３０は、セグメントを形成するように、第１の方向Ｄ１に垂直に高速移動する点である。これは、例えば、走査１０８に関して、一方では第１の方向Ｄ１に垂直な方向に沿って第１の速度で、他方では第１の方向Ｄ１に沿って第２の速度で、走査されるレーザビームを使用して行われ、光学系１８はレーザシート３２を生成する光学系を有さない。第１の速度は第２の速度よりもはるかに速い。
【００５９】
熱寄与３０はまた、円、楕円、矩形、または任意のその他の適当な形状の形態を取り得る。
走査１０８は、本方法の間に、表面の各点が伝送されたレーザビーム２６による熱寄与を受けるように、熱寄与のオーバーラップで行われる。
【００６０】
表面１２によって放射された赤外線の少なくとも１つの画像は、センサ２０によって取得される。
赤外線の画像は、伝送されたレーザビーム、すなわち第１のレーザビームまたは第２のレーザビームと同じセンサ２０によって取得される。
【００６１】
一実施形態では、センサ２０は、各取得の際に表面１２によって放射された赤外線のすべての画像を取得する。表面１２の赤外線の複数の画像が走査１０８の間に取得される。
【００６２】
あるいは、センサ２０は、各取得の際に表面の一領域によって放射された赤外線の画像を取得する。領域は、伝送されたレーザビーム２６で同時に、検査対象の表面全体にオーバーラップして走査される。領域の走査は、例えば、第１の方向Ｄ１に実質的に平行な複数のラインに沿って行われる。
【００６３】
領域は、レーザビーム２６による表面１２上の熱寄与を含むか、またはその近くにある。センサ２０は、その走査およびレーザビームによる金属表面の走査１０８の間に赤外線の複数の画像を取得する。
【００６４】
次に、取得された画像は、部品の欠陥を検出するように処理される。こうして取得された画像を処理することを可能にする方法は、例えば文献ＦＲ３，０２０，６７８から公知である。
【００６５】
異なる特性を有する２つのレーザ源の存在は、提供される用途に最適なレーザビームを選択することを可能にする。作業現場では、例えば、作業を過度に妨げることなく、１０００ｎｍから１１００ｎｍの間の波長を有するレーザに対して典型的に実施される全ての安全対策を確立することは複雑であり得る。したがって、１５００ｎｍから１８００ｎｍの間の波長を有するレーザビームの使用がより適切であり、そのようなレーザビームはリスクを制限し、したがって必要な設備を制限する。１Ｗより大きい、好ましくは１０Ｗより大きい出力はさらに、表面１２を透過することを可能にする。
【符号の説明】
【００６６】
１０  装置
１２  金属表面
１３  部品
１４  第１のレーザ源
１５  第１のレーザビーム
１６  第２のレーザ源
１７  第２のレーザビーム
１８  光学系
２０  センサ
２１  光学素子
２２  入口
２６  レーザビーム
２８  走査装置
３０  熱寄与
３２  レーザシート
３４  反射鏡
３６  ダイクロイックフィルタ
【図１】
2019527816.tif 000003
【図２】
2019527816.tif 000004
【国際調査報告】
2019527816.tif 000005
2019527816.tif 000006
2019527816.tif 000007
2019527816.tif 000008
2019527816.tif 000009
2019527816.tif 000010